다전자 광촉매 물질을 합성한 인공 광합성 핵심기술 구현

<생과부 화상에 강정교구 교수 사진 있습니다>

한국과학기술원(KAIST)은 강정구 교수 연구팀이 이중금속으로 구성된 다전자 광촉매 물질을 합성해 인공광합성 기술을 구현하는 데 성공했다고 19일 발표했다.

인공광합성 구현의 핵심기술은 물로 태양에너지의 대부분을 차지하고 있는 가시광 영역에서 효율적으로 양성자를 발생시키는 기술을 확보하는 것이다.

이 양성자는 지구 온난화의 주범인 이산화탄소와 반응해 메탄, 메탄올 등 친환경적인 석유연료를 만들 수 있다. 또한 이 양성자 자체를 결합해 수소 등을 효율적으로 생산할 수 있다.

기존의 다양한 광촉매 소재들은 태양에너지의 일부영역인 자외선 영역과 고가의 백금 조촉매를 사용할 경우에만 물로부터 양성자를 생성시키는 것이 가능했다. 그러나 태양광 중에서 가장 풍부한 가시광 영역에서는 거의 양성자를 생성할 수 없는 한계를 갖고 있었다.

강 교수팀은 타이테니늄 원자를 저가 산화물인 니켈 옥사이드 층상 구조에 니켈을 일부 치환시켜 이중금속으로 구성된 다전자 광촉매 물질을 합성하는 데 성공했다.

또한 이중금속 다전자 층상 구조는 가시광 태양빛을 효율적으로 흡수할 수 있다는 것을 확인했다.

강 교수는 “이중금속 조합에 따른 전자구조의 디자인을 통해 태양광 하에서 수소와 같은 청정에너지를 생산하는 기술로도 활용이 기대된다”며 “궁극적으로는 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 저감 시킬 뿐만 아니라 자원화 해 석유 자원을 대체할 수 있는 길을 열어 놓았다는 데 큰 의의가 있다”고 밝혔다.

/[e-mail]김태호기자